DE102007026880A1 - Printed circuit board useful in electronic devices such as computers and mobile phones, comprises conductor areas for building elements, which are through-contactedly arranged between the conductor areas and have resistance material - Google Patents

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Abstract

The printed circuit board useful in electronic devices such as computers and mobile phones, comprises conductor areas for building elements, which are through-contactedly arranged between the conductor areas and have resistance material (3), which is polymer paste. An independent claim is included for a method for producing printed circuit board.

Description

Die Erfindung betrifft eine Leiterplatte mit mehreren Leiterebenen für Bauelemente sowie ein Verfahren zur Herstellung einer Leiterplatte.The The invention relates to a printed circuit board with a plurality of conductor planes for components and a method of manufacturing a printed circuit board.

Bauelemente verschiedenster Art werden üblicherweise flächig auf den Leiterebenen einer Leiterplatte verlötet. Grundsätzlich besteht bei Leiterplatten immer die Zielsetzung, die Packungsdichte der Bauelemente zu erhöhen, um eine Miniaturisierung elektronischer Geräte, z. B. Computer und Mobiltelefon, zu erreichen. Ein Ansatz dazu ist die SMD (Surface Mounted Devices)-Technologie, bei der oberflächenmontierte Bauelemente auf beiden Seiten, d. h. Leiterebenen, einer Leiterplatte direkt angelötet werden. Um eine weitere Erhöhung der Packungsdichte und der Leiterbahnendichte, insbesondere bei SMD-Bauelementen, zu erreichen, werden die doppelseitigen Leiterplatten zu Multilager-Leiterplatten aufeinander geschichtet. Bekannt sind Multilager-Leiterplatten mit bis zu 48 Lagen. Zur elektrischen Verbindung zwischen den verschiedenen Lagen dienen Durchkontaktierungen, sogenannte Vias – Vertical Interconnect Access. Durchkontaktierungen mit sehr kleinem Durchmesser werden auch als Micro-Vias bezeichnet. Bei Multilager-Leiterplatten wird häufig eine Micro-Via-Technologie eingesetzt, bei der Sacklochbohrungen mit 50 bis 100 μm Durchmesser mittels Laser oder durch Plasmaätzen in die Außenlagen eingebracht werden, wobei die Sacklochbohrungen auf der üblicherweise verkupferten Oberfläche der nächsten oder einer weiter beabstandeten Lage enden. Eine Variante der Micro-Via-Technologie ist die Buried-Via-Technologie. Die Durchkontaktierungen, d. h. Vias, verbinden auch hier zwei oder mehrere Kupferlagen; diese sind jedoch nur zwischen In nenlagen vorgesehen und somit nicht von der Leiterplattenoberfläche her zugänglich. Buried-Vias-„vergrabene” Durchkontaktierungen – sind folglich nur bei Multilager-Leiterplatten ab 4 Lagen möglich.components Different types are usually flat soldered to the conductor levels of a printed circuit board. Basically there is PCB always the objective to increase the packing density of the components to miniaturization of electronic devices, e.g. Eg computer and mobile phone, to reach. One approach is the SMD (Surface Mounted Devices) technology, in the surface-mounted Components on both sides, d. H. Conductor levels, a circuit board soldered directly become. To another increase the packing density and the conductor density, in particular at SMD components, to achieve the double-sided circuit boards layered to multilayer PCBs. Are known Multi-layer printed circuit boards with up to 48 layers. For electrical connection between the different layers serve vias, so-called Vias - Vertical Interconnect Access. Through holes with a very small diameter are also referred to as micro-vias. For multilayer printed circuit boards often a micro-via technology used in the blind holes with 50 to 100 μm Diameter by laser or by plasma etching in the outer layers be introduced, the blind holes on the usually copper-plated surface the next or a more distant location. A variant of the Micro-Via technology is the buried-via technology. The vias, d. H. Vias, connect here also two or more copper layers; these are but only between internal situations and thus not from the PCB surface accessible. Buried vias "buried" vias - are therefore only possible with multilayer printed circuit boards from 4 layers.

Mit Hilfe von Durchkontaktierungen können die Leiterebenen gewechselt werden, wodurch eine Entflechtung komplexer Schaltungen möglich wird. Prinzipiell werden Durchkontaktierungen für die elektrische Verbindung zwischen verschiedenen Leiterebenen, aber auch als Lötauge für bedrahtete Bauelemente oder für die Verbesserung der vertikalen Wärmeableitung eingesetzt.With Help of vias can be the Ladder levels are changed, which makes unbundling more complex Circuits possible becomes. In principle, plated-through holes for the electrical connection between different conductor levels, but also as a lead for leaded Components or for used the improvement of vertical heat dissipation.

Einfache passive Bauelemente, beispielsweise Induktivitäten, Spulen, kleine Kapazitäten oder Kontakte können direkt als Kupferschicht-Struktur ausgebildet werden. Widerstände werden teilweise mittels spezieller Pasten auf die Oberfläche oder in die verdeckten Leiterebenen eingedruckt, so dass letztlich Bauelemente und deren Bestückung bei kompaktem Aufbau der Leiterplatte eingespart werden.easy passive devices, such as inductors, coils, small capacitors or contacts can can be formed directly as a copper layer structure. Resistances partly by means of special pastes on the surface or imprinted in the hidden conductor planes, so that ultimately components and their equipment be saved in a compact design of the circuit board.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Leiterplatte und ein Verfahren zu deren Herstellung anzugeben, welche eine weitere erhebliche Erhöhung der Packungsdichte ermöglichen.Of the Invention is based on the object, a circuit board and a Specify method for their production, which is another significant increase allow the packing density.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass Bauelemente in Verbindungen zwischen Leiterebenen angeordnet sind oder diese Verbindungen bilden. Durch diese Erweiterung des Bestückungsraumes quasi in die dritte Dimension kann die Packungsdichte erheblich erhöht werden. Bauelemente können neben der herkömmlichen flächigen, zweidimensionalen Oberflächenmontage auch in den Räumen zwischen den einzelnen Leiterebenen angeordnet werden. Letztlich kann Leiterebenenfläche eingespart und die Leiterplatte insgesamt verkleinert werden.According to the invention Task solved by that components are arranged in connections between conductor levels are or form these connections. Through this extension of the assembly room almost in the third dimension, the packing density considerably elevated become. Components can in addition to the conventional flat, two-dimensional surface Mount also in the rooms be arranged between the individual conductor levels. Ultimately Can save conductor plane area and the circuit board can be downsized as a whole.

Verbesserungen ergeben sich auch hinsichtlich der Wärmeableitung, der Erschütterungsempfindlichkeit und der mechanischen Festigkeit. Außerdem können Anschlussleitungen verkürzt werden, wodurch eine geringere Störempfindlichkeit resultiert.improvements also arise in terms of heat dissipation, the vibration sensitivity and mechanical strength. In addition, connection cables can be shortened, whereby a lower susceptibility to interference results.

Welche Arten von Bauelementen für die Direktmontage zwischen den Leiterebenen oder zum Einbau in Verbindungen zwischen den Leiterebenen in Frage kommen, hängt von dem Layout der Schaltung und von den Eigenschaften der Bauelemente, insbesondere deren Größe und Wärmeentwicklung ab. Unter Leiterebenen sind sämtliche Oberflächen subsummiert, sowohl beide Seiten einer einlagigen Leiterplatte als auch sämtliche Oberflächen einer Multilager-Leiterplatte. Bei Multilager-Leiterplatten können Bauelemente folglich innerhalb einer Lage oder in den Zwischenräumen der einzelnen Lagen vorgesehen sein.Which Types of components for Direct mounting between the conductor levels or for installation in connections between the conductor levels in question depends on the layout of the circuit and on the properties of the components, in particular their size and heat generation. Under conductor levels are all Subsumed surfaces, Both sides of a single-layer circuit board as well as all surfaces a multilayer printed circuit board. Multilayer printed circuit boards can use components hence within one location or in the interstices of the be provided individual layers.

Gemäß Anspruch 2 sind Bauelemente in Durchkontaktierungen angeordnet. Derartige Durchkontaktierungen, die an sich den oben genannten Zwecken dienen, können z. B. Micro-Vias jeglicher Art sein, insbesondere Buried-Vias und Blind-Vias, wobei letztere sich nicht durch die ganze Leiterplatte, sondern ausgehend von der Oberfläche nur bis zu einer Mittellage erstrecken. Diese Micro-Vias werden häufig mit einem Laser gebohrt, so dass bereits ein Hohlraum für das Einbringen der Bauelemente zur Verfügung steht. Selbstverständlich können entsprechend dem Schaltungs-Layout auch speziell für die Aufnahme von Bauelementen vorgesehene Durchkontaktierungen gebohrt werden.According to claim 2, components are arranged in plated-through holes. such Vias, which in themselves serve the above-mentioned purposes, can z. B. Micro vias of any kind, especially buried vias and Blind vias, the latter being not through the whole circuit board, but starting from the surface extend only to a central position. These micro-vias are common with drilled a laser, so that already has a cavity for insertion of the components available stands. Of course can according to the circuit layout also specifically for recording By vias provided through holes are drilled.

Vorzugsweise sind gemäß Anspruch 3 widerstandsmaterialhaltige Bauelemente zur Vertikalmontage zwischen den Leiterebenen vorgesehen. Als Widerstandsmaterial wird dabei gemäß Anspruch 4 bei der Oberflächenbestückung vielfach bewährte Polymer- Paste eingesetzt. Denkbar ist aber auch die Verwendung von Metallabscheidungen oder anderer Materialien.Preferably, according to claim 3 resistive material-containing components for vertical mounting between the conductor planes are provided. As resistance material is doing according to claim 4 often used in the surface assembly proven polymer paste. However, it is also conceivable to use metal deposits or other materials.

Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung einer Leiterplatte, die mit widerstandsmaterialhaltigen Bauelementen bestückt werden soll, ist gemäß Anspruch 5 dadurch gekennzeichnet, dass das Widerstandsmaterial mittels Laser- oder Ätztechnologie zur Realisierung eines vorgegebenen Widerstandswertes bearbeitet wird. Vorteilhaft ist dabei insbesondere, dass diese Technologien bei der Leiterplattenherstellung ohnehin weit verbreitet sind. Micro-Vias werden überwiegend mit einem Laser gebohrt. Außerdem ist gerade die Lasertechnologie derart hoch entwickelt, dass sich Widerstandswerte in einem sehr weiten Bereich sehr exakt auf einen bestimmten, vorgegebenen Widerstandswert einstellen lassen. Bei der Verwendung von Polymerpasten als Widerstandsmaterial sind nur wenige verschiedene Pasten erforderlich, um sehr unterschiedliche Widerstandswerte zu realisieren. Die Kosten für derartige Widerstands-Bauelemente und deren Einbringung in Vias sowie für den Widerstandsabgleich sind gering, wobei zusätzlich Lagerkosten für Widerstände entfallen und eine Zeitersparnis bei der Bestückung der Leiterplatten in der Fertigung zu erwarten ist. Darüber hinaus dürfte die Lebensdauer der Widerstände bei Via-Montage erheblich höher sein als die herkömmlicher Oberflächen-SMD-Widerstände.One inventive method for producing a printed circuit board containing resistive material Components fitted is to be, is according to claim 5 characterized in that the resistance material by means of laser or etching technology edited for the realization of a given resistance value becomes. It is advantageous in particular that these technologies anyway anyway widespread in circuit board manufacturing. Micro vias become prevalent drilled with a laser. Furthermore the laser technology is so highly developed that Resistance values in a very wide range very precisely to one set certain, predetermined resistance value. at the use of polymer pastes as resistance material are only a few different pastes required to be very different To realize resistance values. The cost of such resistor components and their introduction into vias and for resistance compensation low, in addition Storage costs for resistors eliminated and a time saving in the assembly of printed circuit boards in the production is expected. In addition, the Life of the resistors considerably higher with via-mounting be than the conventional one Surface SMD resistors.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand figürlicher Darstellungen näher erläutert. Es zeigen:following The invention is based figurlicher Representations closer explained. Show it:

1 fünf Widerstands-Konfigurationen und 1 five resistor configurations and

2 vier Spannungsteiler-Konfigurationen. 2 four voltage divider configurations.

Die Figuren veranschaulichen schematisch eine Multilager-Leiterplatte mit Cu-Leiterbahnen 1, deren Lagen teilweise durch Vias 2 miteinander verbunden sind.The figures schematically illustrate a multilayer printed circuit board with Cu conductor tracks 1 whose layers partly by vias 2 connected to each other.

1 zeigt fünf Möglichkeiten a) bis e) zur Vertikalmontage von Widerständen R, wobei jeweils zunächst eine Bohrung in der Leiterplatte mit Widerstandsmaterial 3, insbesondere Polymerpaste, gefüllt wird und danach mittels Laserbohrung 4 auf den gewünschten Widerstandswert abgeglichen wird. Es ist ersichtlich, dass bei der Variante 1a) die gesamte Leiterplatte durchbohrt und mit Widerstandsmaterial 3 gefüllt wurde. Bei der Variante 2b) ist der Widerstand R zwischen einer Außenlage 5.1 und einem innen liegenden Buried-Via 6.1 und bei der Variante c) zwischen der Außenlage 5.1 und einer Innenlage 7.2 gebildet. Die Variante 1d) veranschaulicht einen Widerstand R zwischen zwei Buried-Vias 6.1 und 6.2 und die Variante 1e) zwischen zwei Innenlagen 7.1 und 7.2. 1 shows five options a) to e) for the vertical mounting of resistors R, wherein each first a hole in the circuit board with resistance material 3 , in particular polymer paste, is filled and then by means of laser drilling 4 is adjusted to the desired resistance value. It can be seen that in variant 1a) the entire printed circuit board is pierced and filled with resistance material 3 was filled. In variant 2b), the resistance R is between an outer layer 5.1 and an inside Buried Via 6.1 and in variant c) between the outer layer 5.1 and an inner layer 7.2 educated. Variant 1d) illustrates a resistance R between two buried vias 6.1 and 6.2 and the variant 1e) between two inner layers 7.1 and 7.2 ,

Aber auch Spannungsteiler-Konfigurationen lassen sich mittels einer einzigen Bohrung bei einer Multilager-Leiterplatte realisieren, wobei 2 vier Möglichkeiten 2a) bis 2d) vorstellt. Das Beispiel 2a) zeigt einen Spannungsteiler R1/R2 zwischen der Außenlage 5.1 und dem ersten Buried-Via 6.1 sowie dem ersten Buried-Via 6.1 und dem zweiten Buried-Via 6.2. Eine Spannungsteiler-Variante R1/R2/R3/R4 zwischen der Außenlage 5.1 und vier Innenlagen 7.1, 7.2, 7.3 und 7.4 zeigt 2b). Bei Einbeziehung der beiden Buried-Vias 6.1 und 6.2 und beider Außenlagen 5.1 und 5.2 ergibt sich ein Spannungsteiler R1/R2/R3 gemäß Variante 2c). Eine vierte Variante zeigt 2d), wobei hier zwischen den beiden Außenlagen 5.1 und 5.2 und mehreren Innenlagen 7.1, 7.2, 7.3 und 7.4 ein Spannungsteiler R1/R2/R3/R4/R5 realisiert ist.But also voltage divider configurations can be realized by means of a single hole in a multilayer printed circuit board, wherein 2 presents four possibilities 2a) to 2d). Example 2a) shows a voltage divider R1 / R2 between the outer layer 5.1 and the first Buried Via 6.1 as well as the first Buried Via 6.1 and the second Buried Via 6.2 , A voltage divider version R1 / R2 / R3 / R4 between the outer layer 5.1 and four inner layers 7.1 . 7.2 . 7.3 and 7.4 shows 2 B ). Including the two buried vias 6.1 and 6.2 and both outer layers 5.1 and 5.2 results in a voltage divider R1 / R2 / R3 according to variant 2c). A fourth variant shows 2d ), here between the two outer layers 5.1 and 5.2 and several inner layers 7.1 . 7.2 . 7.3 and 7.4 a voltage divider R1 / R2 / R3 / R4 / R5 is realized.

Durch die Einbeziehung vertikaler Verbindungen zwischen den Cu-Leiterbahnen 1 im Sinne einer dritten Dimension zur Bauelementebestückung von Leiterplatten lässt sich die Packungsdichte der Bauelemente erheblich vergrößern.By including vertical connections between the Cu tracks 1 In terms of a third dimension for component assembly of printed circuit boards, the packing density of the components can be significantly increased.

Die Erfindung beschränkt sich nicht auf die vorstehend genannten Ausführungsbeispiele. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten dankbar, welche auch bei grundsätzlich anders gearteter Ausführung von den Merkmalen der Erfindung Gebrauch machen. Das betrifft insbesondere die Nutzung von Blind-Vias für die Bauelementbestückung und die Anzahl der Innenlagen der Leiterplatte.The Restricted invention not on the above embodiments. Rather, it is a number of variants grateful, which are also fundamentally different kind of execution of make use of the features of the invention. This applies in particular the use of blind vias for the component assembly and the number of inner layers of the printed circuit board.

Claims (5)

Leiterplatte mit mehreren Leiterebenen für Bauelemente, dadurch gekennzeichnet, dass Bauelemente in Verbindungen zwischen Leiterebenen angeordnet sind oder diese Verbindungen bilden.Printed circuit board with a plurality of conductor planes for components, characterized in that components are arranged in connections between conductor planes or form these connections. Leiterplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Bauelemente in Durchkontaktierungen angeordnet sind.Printed circuit board according to claim 1, characterized that components are arranged in plated-through holes. Leiterplatte nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Bauelemente Widerstandsmaterial (3) aufweisen.Printed circuit board according to one of the preceding claims, characterized in that components resistive material ( 3 ) exhibit. Leiterplatte nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Widerstandsmaterial (3) Polymerpaste ist.Printed circuit board according to claim 3, characterized in that the resistance material ( 3 ) Polymer paste is. Verfahren zur Herstellung einer Leiterplatte nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Widerstandsmaterial (3) mittels Laser- oder Ätztechnologie zur Realisierung eines vorgegebenen Widerstandswertes bearbeitet wird.Method for producing a printed circuit board according to Claim 3 or 4, characterized in that the resistance material ( 3 ) is processed by means of laser or etching technology to realize a predetermined resistance value.
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